Вибрационный плотномер Советский патент 1982 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к взмерктельной технике, в частности, к 1фи6с1рам для точного измерения плотностн я массовых расходов жидкостей и газов в мокет быть использовано в аимической, лакокрасочной нефгеп ерабатываюшей, шоцевсА и отраслях промышленности. Известны вибрационные плотномеры, 1ФННЦИП действия которых основан на зависимости собственной частоты колебаний упругого элемвкга (трубки, оболочки или пластины) от плотности коитактирующих с ним жидкости илв газа. Недостаток этих плотномеров состоит в .том, что частота колебаний резонатора, являющаяся выходным сигналом, зависит о только от плотности среды, но и от ее температуру, изменякедей модуль упругости и линейные размеры резонатора. Известны также вибрациокнь1е плотномеры, в которых компенсация температур ной погрешности осуществляется с помощыо термочувствительного элемента, сигнал которого вычитается вз сигнала датчика плотности. Указанный элемент может быть вьшолнен в виде механичес кого резанатора, располагаемого в плотномере таким образом, чтобы его температура была равна температуре кон1рол1фуемой среды Ct и 2. Принцип компенсации температурной погрешности при использовании таких элементов состоит в том; чтобы обеспечить равенство температурных при ращений частот колебаний датчика плотности ufitp) и термочувствительности . элемента af(t-) при изменё нии температуры среды на величину ut , т.е. Af(p)4f(i) (1) Af(p) (1) ft(t) де cl и oLQ - температурные коэффициенты частоты датчика и термочувствительного элеманта,соответсгвенн6; f-j - частота колебаний датчика плотности, соответ ствующая текущему ана - чению плотности р среды; - частота колебаний термочувствительного эле.мента гфи начальной температуре. Как видно из Бьфажений (2) и (3) выходной сигнал термочувствительного элемента зависит только от изменения его температуры, тогда как температурная погрешность датчика ПЛОТ ЕОСТИ зависит от температуры и от частоты f р , т.е. от плотности среды. Поэтому в известных плотномерах частоту колебаний термочувствительного элемента при его начальной температуре подбирают такой, чтобы обеспечивалось равенство {1) при некоторой начальной плотности рд и только в этой точке достигается полная компенсация температурной погрешности датчика плотности. Наиболее близким по технической суш ноствг к изобретению является вибрационный плотномер, содержащий два трубчатых вибродатчика с разными жестКостями. Вибродатчнк с меньшей жесткостью имеет больший коэ4фициент преобразования, а вибродатчик с болыдей жесткостью sa счет дополнительно установленной на нем постоянной массы имеет меньший , коэффициент преобразования. Путем перемещения дополнительной массы добиваются одинаковых частот колебаний трубок в начальной точке диапазона измерешш. Поскольку жидкость протекает через оба вибродатчика, то они имеют один ковую температуру и их температурные девиации частот вшчитаются в блоке сра внения Сз.. Недостатком известного плотномера является то, что погрешность полностью компенсируется лишь в начальной точке шкалы, хотя внутри диапазона измерения она меньше, чем в известных устройства Полная компенсация температурной погрешности измерения во всех точках шкалы недостижима потому, что чувствительности датчиков к плотности отличаются. Кроме того, уменьшение йремпературной погрешности измерения и устройстве происходит за счет снижения общей чувствительности плотномера потому, что в блока сравнения вычитаются и полеэные сигналы вибродатчиков, зависящие от плотности. Целью изобретения является увеличение точности измерения плотности жидкостей или газрв путем полной компенсации температурной погрешности во всех точках шкалы. Поставленная цель достигается тем, что в плотномер между гоемпературно-частотным преобразователем и блоком сравнения введен умножитель, один вход которого соединен с выходом блока сравнения,, а второй - с выходом темперагу турно-частотного преобразователя, при этом Выходы умножителя и частотного датчика плотности подключены к входам блока сравнения. На чертеже изображена схема вибраци ошюго плотномера.. Плотномер содержит вибрационный датчик 1 плотности, температурно-частотный 1феобразователь 2, блок 3 сравнения, вторичный прибор 4 и умножитель 5. Вибрационный плотномер работает следующий образом. Сигнал с вибрационного датчика плотности подается на блок сравнения (например, смеситель). Одновременно выходной сигнал температурно-частотного пре- образователя (например, камертонного резонатора, находящегося в тепловом контакте с измеряемой средой, или термометра сопротивления с аналого-частотным преобразователем выходного сигнала) поступает на один вход умножителя (нагфимер, у1фавляемого делителя частоты) и далее с выхода умножителя - на блок сравнения. С выхода блока сравнения результирующий сигнал подается на второй вход умножителя и вторичный прибор (нахфимер, ци(й)овой частотомер). При изменении температуры контролир гёмой среды на величину ut возникает 1фиращение частоты вибрационного датчика плотности ufi(j)}, определяемое выражением &f(,f где f, -частоты колебаний датчика в начальной точке диапазона измерения плотности ; -Постоянная датчика; -отклонение плотности от начального значения, измеряемое шгогнометром. Одновременно изменяется выходной сигнал температурно-частотного преобразователя в соответствии с вьфажением (З). Для устранения температурной погрешности, возникающей при изменения плотности на величину uf от начального значения, выходнсй сигнал Частотн ременного 15)еобрааоватвля умножается нр масштабный коэффициент К, равный В блоке сравнения происходит Вычитанив частот температурно-частотного ареобраао&ателя, умноженной на масштаб- НЬ1Й коэффшшент К, из частоты вибрационного датчика плотности. Результат измерения, получаемый на выходе блока сравнения, пропорционален только плот ности кгонтролируемой среды. Этот сигнал используется для управления масштабным коэффициентом и регкстргфуется BTqpH4ным прибором. Использование нового элемента - умн жителя, управляющий вход которого соединен с выходом блока сравнения, повышает точность измерения плотности, по сравнению с известными устройствами, так как баз потерь общей чувствительнос ти схемы значительно уменьшаются погрешности измерения, вызванные изме975 нениями температуры контролируемой среды. Формула изобретений Ви ационный плотномер, содержащий чдототный датчик плотности, температур- . но-частотный хфеобразо&атель, блок срав нения и вторичный прибор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыше-ния точности, он дсшопнительно снабжен умножителем, один вход которого соеден нен с выходом блока сравнения, а второйс выходом температурно-частотного преобразователя, при эзюм выходы умножителя блока и частотного датчика-плотное ти подключены к входам блока сра нешш; Источники информации,. принятые во внимание при експертизе I. Патент Франции М 2О86671, кл. G O1N 1972. 2.Feesovo(evi G. Reicjbrenclszeru ipari 3UrUs qrerze1.eB6-k.Aulomq{:ijd eas. v:.9, № 3, 1976, S.,4-8. -- .I 3. Авторское свидетельство СССР № 269546, кл, Gi OIN 9/lO,,1965.

- J.